一种煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法及装置，涉及无线通信技术领域。包括：通过在煤矿通信感知网络的隧道中设置带开关的多跳可重构智能表面RIS，进行通信感知；确定初始目标函数，根据初始目标函数，分别对通信感知过程中的功率、相位、开关以及传输速率进行优化，完成对煤矿安全监测场景的传感与通信的优化。本发明专利技术与传统的煤矿场景相比，加RIS的煤矿场景的能量效率将显著得到提高。通过调整RIS的相移矩阵，可以在信道中动态调控电磁波的相位，实现RIS端的波束成形。由于通信链路较多，在修复故障时，可以选择其他链路进行信息传输，从而保障通信系统能持续工作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及通信
，特别是指一种煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法及装置。

技术介绍

[0002]我国的深部煤地层是复杂多样的，采矿扰动严重，地下危险源多，这包括煤和瓦斯爆炸、岩浆，洪水和其他灾害。为了协调复杂开采环境与安全高效开采之间的矛盾，选择有效的开采方法是十分重要的。煤矿六大生产系统：采煤、掘进、机电、运输、通风，地测防治水，这都需要相应和过硬的技术。
[0003]随着采矿技术的发展，目前我国正朝着开采技术多样化、深井技术不断强化、采矿技术智能化发展、采矿技术生态化，但各种事故还是时有发生，需要更加先进的技术，来保障人民的生命财产安全和国家的财产安全。
[0004]新兴和未来的无线网络(第5代(5G)及以上)对数据速率的高要求，引起了人们对其能源消耗的严重担忧。预计到2020年，这些网络将通过密集部署的多天线基站和接入点连接超过500亿的无线设备。因此，每焦耳比特能源效率(EE)已成为性能指标的关键，以确保绿色和可持续的无线网络，并提出了几个节能无线解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法，其特征在于，包括：S1：通过在煤矿通信感知网络的隧道中设置带开关的多跳可重构智能表面RIS，进行通信感知；S2：确定初始目标函数，根据初始目标函数，分别对通信感知过程中的功率、相位、开关进行优化；S3：当基站感知到危险因素时，所述带开关的多跳可重构智能表面RIS将只对传输速率进行优化，实现最大速率传输；当基站未感知到危险因素时，则对功率及速率进行联合优化，完成对煤矿安全监测场景的传感与通信的优化。2.根据权利要求1所述的煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过在煤矿通信感知网络的隧道中设置带开关的多跳RIS，进行通信感知，包括：S11：通过基站按照预设的感知次数依次感知至少两个预设感知区域，得到感知数据；S12：通过带开关的多跳RIS向数据中心发送感知数据，经过数据中心分析后，所述数据中心与所述基站进行信息传输；S13：基站获得不同安全等级的各个区域的感知次数下界；按照更新的感知次数对至少两个感知区域依次感知。3.根据权利要求2所述的煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法，其特征在于，所述步骤S12中，通过带开关的多跳RIS向数据中心发送感知数据，包括：设定带开关的多跳RIS有l条路径；通过二进制向量x
l
∈{0,1}表示第l条路径上所有RIS的开关状态，当x
l
＝0时表示开关关闭，x
l
＝1时开关打开；则有l条路径向数据中心发送感知数据。4.根据权利要求3所述的煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法，其特征在于，所述步骤S13中，数据中心向基站发送控制信号，包括：根据下述公式(1)得到数据中心发送给基站的控制信号：其中，w表示数据中心发出的信号，w∈C1；C1表示1
×
1的矩阵；g表示从数据中心到基站的直达增益，g∈C
M
×1，C
M
×1表示M
×
1的矩阵，g
H
表示g的共轭转置；D表示数据中心到第一个RIS的信道增益，D∈C
n
×1，C
n
×1表示n
×
1的矩阵；R
li
表示第l条传播路径上第i个RIS的信道增益，R
li
∈C
n
×
n
，且R
li
为对角矩阵，C
n
×
n
表示n
×
n的矩阵；Θ
li
表示第l条路径上第i个RIS上的相移矩阵，Θ
l
表示第l条路径上最后一个RIS的相移矩阵，diag()表示对角矩阵，且|Θ|2＝1；G
l
表示从第l条路径上的最后一个RIS到基站的信道增益，G
l
∈C
n
×
M
；G
l
∈C
n
×
M
，C
n
×
M
表示n
×
M的矩阵；N为期望为0、方差为σ2的高斯白噪声。5.根据权利要求4所述的煤矿安全监测场景的传感与通信优化方法，其特征在于，在所述步骤S2中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天昊，王玉杰，李仙钟，孟颖岫，陈子涵，宋钰，郭万城，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：